一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及焊接技术领域，特别是一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备。
【背景技术】
[0002]在船舶、大型煤机、大型发动机底座、海工平台等结构中网格结构件数量众多，需要大量应用自动垂直焊接技术，其焊接工艺复杂，国内一直采用手工焊接的生产方式，造成生产效率低、工人作业环境差，特别是在尺寸大的网格结构件垂直焊缝长的焊接过程中手工焊接时都要搭脚手架，焊一个网格的四条垂直焊缝作业时间长，难以满足短时交付及现代化、自动化、智能化生产的要求，急需开发高效率自动垂直焊接方法和装备。
[0003]船舶、大型煤机、大型发动机底座、海工平台等所有结构件多为方格箱体具有尺寸大、结构不一致和空间结构复杂等特点，焊枪在狭窄空间可达性以及焊接搭桥能力是实现网格结构件垂直自动化焊接需要解决的关键问题。针对此问题，国外主要通过提高构件加工精度和大尺寸焊接机器人来解决；而国内由于加工车间空间高度限制、待焊接结构装配精度低，相关的研宄仍停留在焊接工艺研发方面，缺乏适合我国国情的网格结构件垂直焊缝焊接的自动化机器人焊接装备及焊接方法。
[0004]同时目前由机器人组成的焊接设备其在焊接过程中的升降、移动电机普遍要作为机器人的外部轴由机器人控制系统来控制，其品牌必须与机器人本身的驱动电机品牌一致才能协同，这样势必增加了设备成本、限制了驱动电机的选择范围、造成局部垄断、整机的功能扩展性差等缺点。
【发明内容】
[0005]本申请要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供了一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备，其中升降驱动电机不作为机器人的外部轴使用。该装备是将焊接机器人摆动自动化技术与垂直焊接工艺相结合，可以适应宽和狭窄空间的垂直焊缝的焊接，可以提高焊接的搭桥能力和生产效率，满足我国船舶分段流水线建造和大型网格、箱型结构件等垂直焊缝自动化焊接的需求。
[0006]本申请采用如下技术方案得以实现:
[0007]一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备，包括可移动门架和安装于可移动门架上端的横向支撑，横向支撑的外侧安装有升降臂，横向支撑上安装有横向驱动电机，横向驱动电机带动横向支撑连同升降臂一起横向移动，所述升降臂顶端固定安装有升降驱动电机，升降驱动电机带动升降臂作上下纵向运动，升降臂的末端安装有机器人，机器人上安装有焊枪，升降臂上下移动时带动焊枪一起作同步纵向运动，机器人带动焊枪横向来回摆动；所述可移动门架的鞍腿上安装有控制系统，所述控制系统与升降驱动电机、横向驱动电机、机器人通过导线连接。
[0008]所述升降臂伸缩范围为O?6m。
[0009]所述机器人的前端安装有防撞器。
[0010]所述机器人上安装有用于测量焊枪到工件距离的第一测距传感器和第二测距传感器，所述第一测距传感器、第二测距传感器与控制系统通过导线连接。
[0011]所述可移动门架的鞍腿上还安装有能驱动可移动门架沿X方向移动的纵向驱动电机。
[0012]本申请采用上述技术方案具有如下明显的技术效果:
[0013]1、本申请所述适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备，结构设计简单、装置结构紧凑，制作工艺简单，可操作性高，生产成本低，经济实惠。
[0014]2、本申请所述适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备将焊接机器人摆动自动化焊接技术与垂直焊接工艺相结合，可以适应宽和狭窄空间的焊接，提高焊接的搭桥能力和生产效率，垂直焊接过程中可以实现焊缝实时跟踪，满足我国船舶分段流水线建造和大型网格箱型结构件垂直焊缝自动焊接的需求。
【附图说明】
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1显示了本申请所述一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备的整体结构；
[0017]图2显不了机器人及焊枪偏移不意图；
[0018]图3显示了测距传感器入射激光和工件的夹角；
[0019]其中有:1.纵向驱动电机；2.横向驱动电机；3.升降驱动电机；4.导轨；5.升降臂；6.控制系统；7.可移动门架；8.机器人；9.横向支撑；10.焊枪；11.第一测距传感器；12.第二测距传感器；13.防撞器；DAl为机器人处于焊接准备位置时第二测距传感器测量到的焊枪到工件X轴方向的距离；DA2为机器人处于焊接准备位置时第一测距传感器测量到的焊枪到工件Y轴方向的距离；D1为机器人处于正式焊接时第一测距传感器测量到的焊枪到工件Y轴方向的距离；D2为机器人处于正式焊接时第二测距传感器测量到的焊枪到工件X轴方向的距离；OX为焊枪在X方向上需要偏移的偏移值；OY为焊枪在Y方向上需要偏移的偏移值；γ为测距传感器入射激光和工件的夹角；γ I为第一测距传感器入射激光和工件一个平面的夹角；γ 2为第二测距传感器入射激光和工件另一个平面的夹角。
【具体实施方式】
[0020]为使本申请的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本申请实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0021]如图1所示，一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备，包括可移动门架7，可移动门架7的横梁上水平设置有导轨4，导轨4上卡设有滑块，滑块上端安装有横向支撑9，横向支撑9的外侧安装有升降臂5横向支撑9上安装有横向驱动电机2，横向驱动电机2带动横向支撑9连同升降臂5 —起横向移动；所述升降臂5顶端固定安装有升降驱动电机3，升降驱动电机3带动升降臂5作上下纵向运动；所述升降臂5的端部安装有机器人8，机器人8上安装有焊枪10和防撞器13，升降臂5在上下移动时能够带动焊枪10 —起作同步纵向运动，机器人8带动焊枪10横向来回摆动。
[0022]本申请中升降臂5的升降驱动电机3不作为机器人8的外部轴使用，降低了成本，升降驱动电机3选择范围广、互换性好、整机功能开发不受机器人8本身自带的运动控制软硬件平台的制约。
[0023]当需要进行焊接时，可移动门架7由纵向驱动电机I驱动，使可移动门架7沿X方向移动，横向支撑9同升降臂5由横向驱动电机2驱动，沿导轨4作Y方向的移动，升降驱动电机3驱动升降臂5沿Z方向移动，使工件摆放在可移动门架7内。如图1所示，升降驱动电机3驱动升降臂5整体升降，调整整个升降臂5下端安装的机器人8与工件上端的距离，保证升降臂5在进行X和Y方向位置移动时不与工件上端相碰。
[0024]如图1、2所示，所述机器人8上安装有用于测量焊枪10到工件距离的第一测距传感器11和第二测距传感器12 ;所述可移动门架7的鞍腿上安装有控制系统6，所述控制系统6与升降驱动电机3、横向驱动电机2、机器人8、第一测距传感器11、第二测距传感器12通过导线连接。
[0025]本申请还公开了一种适用于网格结构件垂直焊缝的机器人焊接装备的焊接方法，包括以下步骤:
[0026]第一步，根据焊